基于知识的管路布局自动评价技术

针对复杂机电产品中的管路布局优化难题,提出一种基于知识的管路布局自动评价方法。该方法基于知识的一阶谓词逻辑表达方式,对管路布局设计工程约束进行知识建模,在此基础上建立了管路的评价体系,提出基于应用服务提供商的管路布局设计自动评价算法,实现了基于知识的管路布局自动综合评价。设计并开发了基于知识的管路布局自动评价软件模块,并以某型号发动机液压管路系统为例进行实例验证,证明了所提方法的正确性。     

基于改进A*算法的管路自动布局设计与优化方法

针对复杂机电产品中的管路布局效率低且依赖于经验的问题,提出一种基于改进A*算法的管路自动布局设计与优化方法。分析了布局过程中的工程约束,并对布局空间进行了栅格化处理;提出以A*算法作为路径搜索算法,通过构建基于长度、折弯数和方向的启发式函数,并通过改进安全性和安装固定等特定约束实现了管路路径的自动搜索。在得到初始路径后,采用二分思想对路径节点进行筛选,提出面向可制造性约束的路径优化方法,从而使布局设计结果满足可加工性要求。开发了管路自动布局设计与优化系统,并进行了算例测试与实例分析,验证了所提方法的可行性。     

基于萤火虫算法的管路系统布局序列优化技术

针对复杂机电产品中的多根管路布局设计与优化问题,提出一种基于萤火虫算法的管路布局序列优化方法。该方法以长度、折弯数和流阻为综合优化目标,结合布局过程的约束条件建立了优化模型;对萤火虫算法进行离散化,重新定义萤火虫的间距和个体更新机制,使其适用于序列规划问题的求解;提出一种确定性和随机性相结合的方法生成初始种群,以含免疫记忆的A*算法求得路径,同时采用混合种群迭代更新策略,通过更新精英解集获得全局最优解。设计并开发了原型系统,以旅行商问题为例对算法效率进行了测试,并将所提方法应用到某产品的液压管路布局上,验证了所提方法的可行性。     

基于LTL-PRM算法的分支管路自动布局方法

针对非正交分支管路的自动布局问题,提出一种基于局部二次学习概率路径图算法(LTL-PRM)的分支管路自动布局方法,该方法首先采用回溯算法计算出端点之间的最小斯坦纳树,并对其中的斯坦纳点位置进行优化处理,从而获得管路系统的分支点位置,在此基础上通过局部二次学习构建路径图,并利用DIJKSTRA算法搜索出各分支管路的最短路径,最后对搜索出的路径进行优化,从而获得分支管路的最终布局结果。基于此方法,开发了管路自动布局设计软件系统并进行了实例分析,验证了该方法的可行性。     

基于工程规则的航空发动机管路敷设算法

复杂装备如航空发动机通常包含大量的对产品性能与可靠性有着重要影响的管线,管线敷设需要考虑空间限制与规则约束,手工敷设会导致反复修改且效率低下.提出一种基于工程规则的航空发动机管线自动敷设算法.该方法将航空发动机布管问题描述为求取满足一定规则的扫掠圆运动轨迹问题,采用柱坐标系对航空发动机的回转布管空间进行描述,构建轨道线框用于限定扫掠圆的运动轨迹.提出基于工程规则的布管算法引导扫掠圆接近目标,并提出障碍轮廓扩张法使得扫掠圆绕过形状复杂的管路附件.算法存储空间小、搜索速度快,且不局限于柱面或锥面,因此更具一般性.通过若干航空发动机管路敷设的数值算例,验证了算法的可行性与高效性.     

基于SHO-NSGA混合算法的飞机油舱管路自动布局方法

针对飞机油舱内部管路路径规划问题,提出一种基于改进斑鬣狗算法的飞机油舱管路自动布局方法。为了提高斑鬣狗算法的全局搜索能力以及收敛速度,在种群进化过程中引入扩散搜索机制对迭代过程中最优解进行扩散,以达到提高全局搜索能力的目的;在算法迭代后期引入深度包围机制,使其在最优解中随机搜索以提高算法的收敛速度。采用栅格法构建敷设空间数学模型,以管路路径最短为优化目标,以管路路径不与障碍物发生干涉、管路折弯角度及管路折弯半径为约束,建立管路布局优化数学模型。进一步,考虑管路的支臂布局问题,以支臂总长和支臂姿态作为支臂布局双目标优化函数,运用遗传算法NSGA-Ⅱ对管路支臂布局方案进行编码生成初始个体,设计交叉、变异规则,求解管路支臂布局的Pareto解集,进而获得管路支臂布局方案。最后,通过数值算例及管路敷设仿真验证所提方法的有效性。     

一种用户程序的自动布局算法

工业控制系统的用户程序存在很多易用性问题,极其影响用户体验。比如,因控件尺寸固定而导致位号名显示不全和参数名重叠,因控件位置固定而导致导入后功能块重叠等。为了解决这些问题,本文提出一种用户程序自动布局的处理方法,该方法可以支持自动调整控件尺寸、自动调整控件位置、自动调整控件间距等。实践结果表明,采用了该方法后,不仅工程现场组态实施效率更方便,还对用户体验有显著提升。     

基于工程约束规则的层次推进布局算法

以弯管机布局设计为背景提出了一种基于工程约束规则的层次推进布局算法。首先根据布局物体间的约束关系把布局物体分成若干布局层 ,然后对各布局层物体由高到低逐层进行布局 ,有效地降低了布局问题求解的复杂度。同时 ,在布局过程中引进了工程约束规则 ,加快了布局问题的求解 ,布局结果更符合实际要求。     

基于自适应天牛须算法的航空发动机管路布局优化

针对航空发动机外部管路系统设计过程中布局效率和空间利用率较低的问题,提出一种基于自适应天牛须搜索算法的管路自动布局方法。该方法在原算法的基础上加入自适应变步长机制,使其在具有高效性的同时能搜索到更优的解。在描述复杂空间障碍物时,采用将附件和管路分开建模的方式,一方面建立机匣附件的轴向包围盒,并在包围盒内部构建小范围的附件栅格信息矩阵;另一方面,对已布局管路分段处理后采用线段求交的方式做出干涉性判断,在此基础上根据某种度量选择本条管路的避障策略,以达到充分利用敷设空间的目的。建立管路布局问题的数学模型,并以管路长度和压力损失作为优化目标完成路径的规划过程。最后,通过仿真实例证明所提方法的可行性。     

基于MOPSO的航空发动机分支管路多目标布局优化

分支管路的布局优化属于NP难问题,其多目标优化情况则更加复杂。针对航空发动机分支管路多目标敷设问题,以分支管路长度最小化、分支点数量最小化以及管路平滑度最优为优化目标,建立了基于避障Steiner树的分支管路多目标布局模型。考虑到模型的复杂性,设计基于多目标粒子群优化（Multi-objective particle swarm optimization,MOPSO）的模型求解算法。其中,以分支点数量和坐标作为决策变量;针对分支管路拓扑结构特点,提出一种分支管路平滑度计算方法,结合非支配排序和网格密度计算完成个体多目标评价;通过可视图和测地线处理约束条件;通过多目标粒子群进化计算求得Pareto解集。所建立的分支管路多目标布局模型及求解算法考虑了多端点情况、多目标优化以及避障约束。最后通过管路敷设算例验证了可行性。     

基于改进粒子群算法的多分支电缆自动布线技术

以多分支电缆的总质量作为优化目标,考虑电缆敷设相关的工艺约束,基于Steiner最小树建立多分支电缆自动布线的优化数学模型.提出了电缆布局优化的改进粒子群优化算法,采用一维定长度数组对多分支电缆布局进行粒子编码,在电缆分支点处引入引力算子,指导粒子的运动方向,并通过飞机舱段布线实例验证了所提方法的有效性.     

基于复杂工程约束的车身梁截面优化设计

通过对车身梁截面设计约束问题的研究,将车身薄壁梁截面形状优化设计问题和截面的材料、厚度等离散参数优化问题耦合起来。以工程设计中的可装配性和可制造性为设计约束,建立车身梁截面多目标优化方法。该方法以车身梁结构性能、成本、质量为目标,通过对梁截面形状进行独特的编码,实现以梁截面的形状、厚度、材料为设计变量的多目标优化模型,该模型采用NSGA-II遗传算法实现了多目标优化问题计算。基于该方法实现相应的软件模块并建立材料参数与厚度数据库。实例证明,该方法既可用于车身概念设计阶段确定满足设计目标且符合工程要求的梁截面形状参数,也适用于详细工程设计阶段对现有车身截面进行局部优化以增加车身刚度和减小部件质量。     

基于PXI总线的工程车辆液压自动检测系统设计

介绍了一种工程装备液压系统性能自动检测系统.该系统以PXI总线系统构成硬平台,可更换适配器构成液压系统测试传感器与测试资源的物理连接与各种信号的调理,以LabWindows/CVI构成软平台,实现了从仪器自检-系统标定-自动检测-数据处理分析-打印测试报告等的自动化处理.实践表明,该系统拥有优良的可扩展性和工程实用性,在液压系统检测和故障诊断领域具有广阔的应用前景.     

基于改进RRT算法的线缆自动布线技术

针对机电产品中线缆布局设计效率低、成本高的问题,提出一种基于障碍物与目标吸引的改进快速扩展随机树算法(Obs-GA RRT)的线缆自动布线方法。该方法以基本RRT算法为基础,提出标准扩展、基于障碍物碰撞面片法矢量方向扩展及基于历史与目标点吸引扩展相结合的扩展策略,并采用节点扩展概率准则及多步贪婪准则,自动求解出线缆的布局初始路径,并提出基于扩展碰撞信息的路径优化方法对求解得到的初始路径进行优化。设计并开发了三维线缆自动布线软件系统,进行了算例测试与实例应用,验证了算法的高效可行。     

基于约束的CAD技术研究

对ＣＡＤ技术中约束的表达及处理方法进行了研究,提出将约束从两个角度予以划分,并将多个视图中的尺寸变量约束自动关联起来;提出产品可以由参数和匐中以描述,给出了基于约束的产品定义的形式;提出并建立了基于约束的ＣＡＤ系统一般针人的智能及系统的智能有机地结合起来,增加了产品设计的灵活性和准确性。     

基于Lon Works技术的自动抄表系统

本文介绍了Lon Works技术的性能特点，及一种基于Lon Works技术实现的自动抄表系统。     

基于人工制造约束的三维拓扑优化设计方法

为了更好地解决三维拓扑优化工程实用化的问题,提出了基于人工制造约束的拓扑优化设计方法。该方法在拓扑优化过程中实时地监控拓扑优化结果,并借助设计人员的工程经验,实时地加入符合制造工艺成型的约束条件辅助计算进行机拓扑优化设计。钢结构拱桥算例中以有限元软件ANSYS为平台进行二次开发、以双向渐进结构优化法为核心算法通过人为干预实现了在拓扑优化过程中钢结构拱桥斜支撑向竖直支撑的转变。通过对比发现该方法的优化结果与实际拱桥模型结构相似,表明了该方法是有效的和可行的。     

基于遗传算法的管路智能敷设应用研究

为提高计算机辅助管路敷设效率,本文采用遗传算法进行管路路径的寻优,以解决自动绕障且路径最短的管路智能敷设难题。文中构造了创建管路路径的适应度模型,同时融入敷管工程约束规则,解决了工程规则表达问题,探讨了三种遗传操作方式。给出了创建管路路径遗传算法的算法流程,基于平面障碍物进行了遗传算法创建管路路径的可行性测试。最后针对三维发动机数字模型样机采用空间网格划分的基础上,自动敷设了20余根典型的管路,验证了智能敷管的可行性。     

基于可靠性分析及频率约束的结构优化

对基于结构可靠性分析的结构优化作了简短评述。在此基础上，引入结构动特性的主要指标之一的结构固有频率，提出了一种新的结构优化形式。这种形式实质上是将可靠性优化与动力学优化有机地结合起来。本文算例表明，这种方法是可行的。